Page 38 - 理化检验-物理分册2021年第一期
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肖冬飞, 等: 现场金相复型技术浅析


                                                               一般需要将复型材料制成薄厚均匀的膜片, 并裁成
            2  试验方法及注意事项
                                                               小片, 用洁净的容器密封保存备用。如果膜片厚度
            2.1  复型材料的选择                                       不均, 会使膜片各部分在溶剂中的溶化能力不同和
                 复型 材 料 的 选 择 应 遵 循 以 下 几 个 原 则      [ 22-23 ] :  内应力不同, 导致干燥时的收缩变形也不同, 从而导
            ( 1 ) 复型材料应是无定型化合物且比较纯净, 这样即                       致复型后的显微组织形貌失真。膜片太薄, 在溶化
            使是在高倍成像时, 也不显示其本身的任何结构细                            和手指按压时容易出现破损现象; 膜片太厚, 则膜片
            节, 不会干扰对材料表面显微组织形貌的观察和分                            太硬, 复型时不能与检验面完全贴合, 影响显微组织
            析;( 2 ) 复型材料在固化前应具有良好的流动性, 能                       的清 晰、 真 实 显 示。 AC 纸 厚 度 一 般 要 求 30~

            充分填充曲率半径很小的凹凸表面, 把组织形貌真                           100 μ m 。膜片应裁剪成合适大小, 太小则可观察和
            实、 清晰地复制下来;( 3 ) 添加染色料以提高复型观                       分析的区域太小, 太大则不易贴平, 且取下后容易卷
            察时的反差, 染色料应能完全溶于溶剂且不会明显                            曲, 一般剪成边长为 10~20mm 的 小片。常 用 的

            减弱溶剂的溶解能力。为使复型材料具有流动性并                             AC 纸如图 1 所示。
            能与检验面紧密贴合, 还需选用能快速将其溶解并
            易于挥发、 干燥的溶剂。为了获得良好的复型材料,
            研究人员做了大量探索。如江子年                  [ 24 ] 对硝化纤维
            素材料做了研究, 研究表明以丙酮为溶剂时, 硝化纤
            维素在丙酮中的溶解能力强, 流动性好, 能真实反映
            材料表面的显微组织, 但复型干燥时间较长。葛观
            林 [ 25 ] 用彩色聚苯乙烯塑料板复型, 获得了高衬度图
            像, 但复型干燥时间需 4~6h , 不适合现场快速复

                                                                               图 1 AC 纸示意图
            型。李兵     [ 26 ] 用有机玻璃和参有苏丹红色料的三氯
                                                                            Fi g  1 Dia g ramofACp a p er
            甲烷在材料表面复型, 获得了较好的效果, 可用于电
                                                              2.2  检验面的准备
            厂主蒸汽管道的现场金相检验。毛世璞等                     [ 27 ] 指出
                                                              2.2.1  确定检验部位
            市售有机玻璃纯度不高, 含杂质多, 做复型膜片会产
                                                                   现场金相复型无需破坏取样, 只需按要求在设
            生黑色斑点影响对显微组织的判断。李杲                     [ 28 ] 用醋
                                                               备部件表面选取检验部位。检验部位应根据检验目

            酸纤维素做复型材料, 操作简便、 快捷, 5~10 min
                                                               的确定, 选取的侧重点应在那些容易出现或已经出
            即可完成复型, 且复型所得显微组织形貌清晰。醋
                                                               现问题的部位, 选取原则为           [ 7 ] :( 1 ) 在设备缺陷处取
            酸纤维素( AC 纸) + 丙酮类材料因其具有现场操作
                                                               点以分析缺陷成因, 如表面裂纹处[ 如图 2a ) 所示];
            方便、 覆膜时间短及效率高等优点, 被大量研究并广
                                                               ( 2 ) 在设备温度、 压力较高的部位取点以分析材料是
            泛使用。如张晓昱等          [ 29 ]
                                                               否劣化, 如锅炉高温过热器管、 集箱、 主蒸汽阀门等
                                  使用 100mL 丙酮、 150m g

            甲基紫和 5~6g 醋酸纤维素等试剂研制了一种金
                                                               部位[ 如图 2b ), c ), d ) 所示];( 3 ) 在设备应力集中部
            相复膜材料, 其制作工艺简单, 复膜厚度容易控制,
                                                               位取点以了解是否存在疲劳和裂纹, 如主蒸汽管弯
            起膜容易。李桦等         [ 30 ] 将二醋酸纤维素、 磷酸三苯脂
                                                               头背弧面处[ 如图 2e ) 所示];( 4 ) 在硬度值反常部位
            和甲基紫按 100∶0.1~2.0∶0.001~0.002 的质量比
                                                               取点以检查是否存在淬硬组织,如硬度异常的焊缝
            溶解于 300~500 质量份丙酮后铺板制成覆膜纸, 复                       [ 如图 2f ) 所示];( 5 ) 在设备变形较严重的部位取点
            型后无 需 镀 铬 就 能 获 得 较 好 的 成 像 效 果。 谢 汝
                                                               以观察组织是否变化, 如锅筒底部鼓包处[ 如图 2 g                  )
            良 [ 31 ] 介绍了一种 AC 纸的制作方法和技巧, 其复膜                   所示];( 6 ) 对于装腐蚀性介质的设备, 应在腐蚀严重
            操作过程简单, 复型后的显微组织形貌细节清晰, 反                          部位取点以检查是否有晶间腐蚀或应力腐蚀裂纹等
            差适中, 衬度较高。 CB / T3694-1995 《 现场金相复                 材料劣 化 现 象, 如 液 化 石 油 气 罐 腐 蚀 严 重 处 [ 如

            型检 验 方 法 》 中 采 用 7~10g 醋 酸 纤 维 素 溶 于               图 2h ) 所示]。


            100mL 的丙 酮 制 备 复 型 薄 膜。 DL / T884-2019                 承压特种设备运行过程中受温度、 压力、 腐蚀介
            《 火电厂金相检验与评定技术导则》 中复型材料也推                          质等因素影响, 其组织容易劣化出现蠕变变形、 裂纹
            荐使用醋酸纤维素薄膜。为了便于现场复型操作,                             等缺陷, 有必要通过金相检验评估其组织状态, 因此
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